一种通过优化表面介质结构制备高性能稳压二极管及方法技术

本发明专利技术提供一种通过优化表面介质结构制备高性能稳压二极管及方法，通过增加一次特殊的光刻、刻蚀工艺，选择性的去除除前面工序留下的包含缺陷和电荷的氧化层，从而消除了表面氧化层中的带电电荷引起的稳压二极管击穿电压随时间、温度变化的因素；低温重新生长一层氧化层，消除前道工序对器件表面氧化层的影响，实现对稳压二极管p

【技术实现步骤摘要】
一种通过优化表面介质结构制备高性能稳压二极管及方法


[0001]本专利技术属于稳压二极管制备
，具体涉及一种通过优化表面介质结构制备高性能稳压二极管及方法。

技术介绍

[0002]稳压二极管广泛应用于模拟电路基准结构设计中，为电路提供线性稳压电源，其击穿电压的稳定性直接影响产品的功能。经过试验验证，常规工艺制作的稳压二极管，在经过一定时间、温度的老炼试验后，其击穿电压随着时间会出现较大的漂移，最终造成电路参数突变甚至超标，导致产品早期失效。
[0003]稳压二极管击穿电压发生漂移的程度与集成电路制造工艺相关，现有双极模拟工艺在外延层生长后，器件表面氧化层经过等离子刻蚀，高能离子注入等多个工艺步骤，表面氧化层中产生大量的缺陷和带电电荷。在高温及高压条件同时具备的情况下，这些缺陷和带电电荷都会对表面p
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n结耗尽层宽度起到调制作用，引起稳压二极管击穿电压的漂移。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种通过优化表面介质结构制备高性能稳压二极管及方法，能够显著提升稳压二极管击穿电压的稳定性。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种通过优化表面介质结构制备高性能稳压二极管的方法，包括以下步骤：
[0007]在稳压二极管PN结形成后将其表面的全部缺陷去除，并清洗；
[0008]在低温氧化炉管内对清洗后的稳压二极管PN结表面重新生长二氧化硅层；
[0009]沉积层间介质USG，采用湿法腐蚀形成稳压二极管接触孔，光刻刻蚀金属形成金属引线，光刻刻蚀钝化层介质形成压焊点，完成高性能稳压二极管的制备。
[0010]进一步，若需要电容的集成电路，则需要在稳压二极管PN结以外区域的一个N+型发射区上光刻刻蚀形成电容区域窗口，并沉积一层氮化硅电容介质层，并光刻刻蚀去除电容区域窗口之外区域的氮化硅电容介质层。
[0011]进一步，所述去除电容区域窗口之外区域的氮化硅电容介质层采用电容反刻光刻版。
[0012]进一步，所述氮化硅电容介质层采用CVD化学气相淀积法得到。
[0013]进一步，所述氮化硅电容介质层的厚度为50nm
‑
100nm。
[0014]进一步，所述稳压二极管PN结表面的全部缺陷包括带电电荷和存在缺陷的硅氧化物；
[0015]缺陷的去除过程采用一层光刻版光刻和刻蚀工艺完成。
[0016]进一步，所述清洗稳压二极管PN结表面时采用SPM、HF和APM清洗液。
[0017]进一步，在重新生长二氧化硅层时，选取温度为800℃
‑
850℃的低温氧化炉管；且重新生长的二氧化硅层厚度不大于100nm。
[0018]进一步，所述层间介质USG采用CVD化学气相淀积法得到。
[0019]一种通过优化表面介质结构制备高性能稳压二极管，包括
[0020]P型衬底和设置于P型衬底上侧的N
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外延层，所述N
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外延层远离P型衬底一侧表面内嵌有稳压二极管P型基区和N+型发射区；
[0021]所述稳压二极管P型基区内嵌有N+型发射区，且稳压二极管P型基区表面和内嵌入N+型发射区的上侧均设置有金属引线，所述稳压二极管P型基区表面为设置有金属引线的区域覆盖有二氧化硅层；
[0022]所述N+型发射区部分上侧设置有氮化硅介质层，所述N+型发射区上侧和位于N+型发射区上侧的氮化硅介质层上侧均设置有金属引线；
[0023]所述N
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外延层上侧未内嵌稳压二极管P型基区和N+型发射区的区域覆盖有硅氧化物；所述金属引线顶部均连接钝化层，所述硅氧化物和钝化层之间填充有层间介质USG。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0025]本专利技术提供一种通过优化表面介质结构制备高性能稳压二极管及方法，通过增加一次特殊的光刻、刻蚀工艺，选择性的去除前面工序留下的包含缺陷和电荷的氧化层，从而消除了表面氧化层中的带电电荷引起的稳压二极管击穿电压随时间、温度变化的因素；低温重新生长一层氧化层，消除前道工序对器件表面氧化层的影响，实现对稳压二极管p
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n结表面介质层结构的优化，提高稳压二极管击穿电压的稳定性；本申请的稳压二极管在持续加反偏电流的老炼过程中，器件的击穿电压几乎不变；本申请与现有技术中的双极工艺兼容，对原有双极器件的性能无明显影响，但能够显著提升稳压二极管击穿电压的稳定性。
附图说明
[0026]图1为本申请具体实施例中基区形成PN结二极管的P型区域剖面图；
[0027]图2为本申请具体实施例中发射区形成PN结二极管的N型区域和电容的下极板区域剖面图；
[0028]图3为本申请具体实施例中光刻刻蚀去除稳压二极管表面前层氧化物并生长薄二氧化硅剖面图；
[0029]图4为本申请具体实施例中光刻刻蚀电容区域窗口；
[0030]图5为本申请具体实施例中CVD淀积电容介质氮化硅；
[0031]图6为本申请具体实施例中采用氮化硅反刻光刻版后只剩下电容区域氮化硅的剖面图；
[0032]图7为本申请具体实施例中CVD淀积层间介质USG；
[0033]图8为本申请具体实施例中光刻刻蚀接触孔并淀积金属，形成金属引线的剖面图；
[0034]图9为本申请具体实施例中淀积钝化层后形成的包含电容的稳压二极管剖面图；
[0035]图10为本申请具体实施例中无电容的稳压二极管剖面图。
[0036]图中：P型衬底1，N
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外延层2，稳压二极管P型基区3，N+型发射区4，金属引线9，二氧化硅层6，氮化硅介质层7，硅氧化物5，钝化层10，层间介质USG8。
具体实施方式
[0037]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而
不是限定。
[0038]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0039]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0040]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过优化表面介质结构制备高性能稳压二极管的方法，其特征在于，包括以下步骤：在稳压二极管PN结形成后将其表面的全部缺陷去除，并清洗；在低温氧化炉管内对清洗后的稳压二极管PN结表面重新生长二氧化硅层(6)；沉积层间介质USG(8)，采用湿法腐蚀形成稳压二极管接触孔，光刻刻蚀金属形成金属引线，光刻刻蚀钝化层介质形成压焊点，完成高性能稳压二极管的制备。2.根据权利要求1所述一种通过优化表面介质结构制备高性能稳压二极管的方法，其特征在于，若需要电容的集成电路，则需要在稳压二极管PN结以外区域的一个N+型发射区(4)上光刻刻蚀形成电容区域窗口，并沉积一层氮化硅电容介质层(7)，并光刻刻蚀去除电容区域窗口之外区域的氮化硅电容介质层(7)。3.根据权利要求2所述一种通过优化表面介质结构制备高性能稳压二极管的方法，其特征在于，所述去除电容区域窗口之外区域的氮化硅电容介质层(7)采用电容反刻光刻版。4.根据权利要求2所述一种通过优化表面介质结构制备高性能稳压二极管的方法，其特征在于，所述氮化硅电容介质层(7)采用CVD化学气相淀积法得到。5.根据权利要求2所述一种通过优化表面介质结构制备高性能稳压二极管的方法，其特征在于，所述氮化硅电容介质层(7)的厚度为50nm
‑
100nm。6.根据权利要求1所述一种通过优化表面介质结构制备高性能稳压二极管的方法，其特征在于，所述稳压二极管PN结表面的全部缺陷包括带电电荷和存在缺陷的硅氧化物；缺陷的去除过程采用一层光刻版光刻和刻蚀工艺完成。7.根据权利要求1所述一种通过优化表面介质结构制备高性能稳压二极管的方法，其特征在于，所述清洗稳压二极管PN结表面时采...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓青青，赵杰，陈宝忠，刘存生，王成熙，王清波，温富刚，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：